現(xiàn)在，三維模型已用于各種領(lǐng)域。在醫(yī)療行業(yè)中我們用它們制作器官的精確模型；電影行業(yè)將它們用于活動的人物、物體；視頻游戲產(chǎn)業(yè)將它們作為計算機與視頻游戲中的資源；在科學(xué)領(lǐng)域?qū)⑺鼈冏鳛榛衔锏木_模型；建筑業(yè)將它們用來展示方案中的建筑物或風(fēng)景表現(xiàn)；工程界將它們用于設(shè)計新設(shè)備、交通工具、結(jié)構(gòu)、樣件……那這些模型是怎么制成的呢？

什么是3D模型？

在計算機圖形學(xué)（簡稱CG）中，3D模型是在專用軟件中為某個表面或物體所創(chuàng)建的數(shù)字形象。三維空間中的一系列點，由各種幾何體連接（如三角形、線、弧面等），以此來代表一個物理實體。有些情況下，3D模型可以體現(xiàn)物體的大小、形狀和紋理，而構(gòu)建這種形象的過程，一般被稱為3D建模。

3D模型的用途和使用方式

3D模型是許多創(chuàng)意型職業(yè)的一部分。3D模型是工程師或設(shè)計師設(shè)計流程中的一部分，用于新品研發(fā)或產(chǎn)品改造。建筑師將3D模型用于建筑物、景觀和室內(nèi)的視覺展示，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑模型，也能作為有益補充。

游戲設(shè)計師廣泛采用3D建模法，為游戲機游戲、電腦游戲和移動游戲制作3D資產(chǎn)和角色。

圖為奧地利演員Peter Simonischek查看自己栩栩如生的半身像，由三維掃描后制作而成

電影制作者將3D模型用于角色特效，也能為動畫和真人動畫制作各類物體。

醫(yī)療行業(yè)也借助3D模型完成身體解剖結(jié)構(gòu)數(shù)字化，定制醫(yī)療解決方案，如假體、矯形器、種植牙，展示整形手術(shù)效果等等。

使用三維掃描儀修復(fù)霸王龍足部

科教部門的應(yīng)用方式同樣多種多樣，包括遺跡與文物保護、化合物可視模型、地質(zhì)模型等等。

3D建模方式之一：軟件建模

實現(xiàn)3D建模的方法有很多，主要有兩種：在3D建模軟件中構(gòu)建模型；

將現(xiàn)實世界中的某個物體通過三維掃描儀制作成數(shù)字模型。

創(chuàng)建3D模型的第一種方法是使用專門的3D建模軟件，從零開始。各行各業(yè)的專業(yè)人士都在廣泛使用這種方式，包括工程師、工業(yè)設(shè)計師、建筑師、CGI藝術(shù)家等等。現(xiàn)在有很多種不同的3D建模技術(shù)和建模軟件，支持從零開始設(shè)計模型。這取決于你想要創(chuàng)建何種對象，以及預(yù)期應(yīng)用是什么。

尤其當(dāng)你設(shè)計全新的內(nèi)容，比如汽車新部件或者視頻游戲中的奇幻生物；又或者是無法被掃描的內(nèi)容時，比如需要一座位于地球另一側(cè)的歷史建筑模型。這時，3D建模軟件可以幫助你將其制作出來，且成本效益比更高。

以下是一些常見的軟件建模方式。

參數(shù)化建模：使用CAD等工具進行參數(shù)化建模，是工程師和設(shè)計師設(shè)計全新零件和組件的首選方法，幾乎所有現(xiàn)代產(chǎn)品，都會用三維CAD建模法設(shè)計。

多邊形建模：多邊形模型是構(gòu)建3D網(wǎng)格的基礎(chǔ)技術(shù)，用于視頻游戲和科幻電影。藝術(shù)家通過改變多邊形來塑造物體，與CAD建模不同，它更側(cè)重于概念而非測量。動畫和游戲工作室廣泛運用多邊形建模來完成各種設(shè)計，如人物、武器、盔甲、車輛和整個虛擬世界。

數(shù)字雕塑：數(shù)字雕塑常用于游戲和動畫電影，創(chuàng)建自然圓潤的超現(xiàn)實物體。也用于設(shè)計、草圖和3D打印原型。過程類似真實材料雕刻，使用雕刻工具處理多邊形網(wǎng)格，改變幾何形狀，增加額外的幾何模仿自然結(jié)構(gòu)。數(shù)字雕塑需要更高的藝術(shù)技巧和細心，耗時更長，因此常與多邊形建模結(jié)合使用。物體先建模，再發(fā)送給3D雕塑家進行細節(jié)處理完成造型。

火星同學(xué)的數(shù)字雕塑作品

在火星我們會根據(jù)模型的使用場景，在不同專業(yè)班級中教授不同的建模方式。

適合新手的最佳3D建模軟件

對初學(xué)者來說，下面這些模型軟件你得知道：

首先是免費開源的建模軟件Blender，可以用來完成包括視覺特效、3D模型打印、交互式應(yīng)用、視頻游戲等等在內(nèi)的模型制作。

Maya和3ds Max都是專業(yè)級別的建模軟件，支持用戶界面自定義設(shè)置，能為每一步后期處理提供相應(yīng)操作工具，可用于角色建模、動畫和物品超現(xiàn)實渲染等等，被廣泛應(yīng)用于視頻游戲開發(fā)、3D建模、3D動畫行業(yè)等。也是火星3D模型專業(yè)的授課重點之一。

ZBrush也是模型師的心頭好。它能處理大量多邊形構(gòu)成的高聚合模型，做出的模型精度更高。

ZBrush操作界面

圖源：? Lorenzo Dragotto / Pixologic 由ZBrush制作完成

另外，如果你需要完成一些工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)級別的零件或裝配建模，可以下載AutoCAD、Fusion 360或Rhinoceros等。

建模方式之二：3D掃描

創(chuàng)建3D模型的第二種方法是掃描。你可以為現(xiàn)實中的物體、人、環(huán)境等制作精確的數(shù)字副本。

這種方法可以獨立使用，也可以作為已有建模工藝的補充。比如將掃描結(jié)果導(dǎo)出至數(shù)字模型軟件，再進行改造設(shè)計，對其進行進一步的潤色修改。

三維掃描技術(shù)因采用的技術(shù)不同而有所差異，但最終目的是生成真實物體的三維模型，可用于多種場景，如從CAD到逆向工程、質(zhì)量檢測到遺產(chǎn)保護、CGI等?，F(xiàn)在一些智能手機和平板電腦也具備作為掃描儀使用的條件。

這里也有一些三維掃描與傳統(tǒng)3D建模結(jié)合使用的案例：

三維掃描+CAD：三維掃描用于采集物體幾何信息，可用于分析、逆向工程或檢查缺陷與CAD模型的偏差。當(dāng)找不到CAD文件時，此方法非常有用，無需從頭建模，只需掃描即可。與傳統(tǒng)建模和接觸式測量相比，它更快更精準(zhǔn)。

除了三維復(fù)制能力，三維掃描儀還支持定制化解決方案，比如醫(yī)療專業(yè)人員可以通過三維掃描，為病人設(shè)計貼合身材的解決方案，如根據(jù)病人的脊柱掃描定制輪椅、定制鞋底或定制假肢。

三維掃描與多邊形建模：三維掃描儀常被用于追求高逼真度的場合，如體育游戲工作室掃描運動員臉部，電影公司設(shè)計超現(xiàn)實3D資產(chǎn)。使用三維掃描儀可以節(jié)省從頭開始設(shè)計的時間，上傳模型后在3D設(shè)計軟件中進一步編輯。

要知道，ZBrush能夠雕刻10億以上多邊形的模型，所以說限制只取決于的藝術(shù)家自身的想象力。

火星同學(xué)的數(shù)字雕塑作品

攝影測量法：在某些情況下，專業(yè)人員會使用攝影測量法創(chuàng)建3D模型，該方法與三維掃描類似，通過拍攝多張現(xiàn)實物體的照片，然后拼接成3D模型。與三維掃描相比，其主要優(yōu)點是物體紋理質(zhì)量高，超過大多數(shù)三維掃描儀；不過該過程因為需要從不同角度拍攝數(shù)百張照片，一方面更耗時，另一方面不能實時構(gòu)建模型，無法及時發(fā)現(xiàn)問題和及時修復(fù)。

一句話，藝術(shù)家和設(shè)計師現(xiàn)在有多種方法來創(chuàng)建3D模型。比如使用3D建模軟件為不存在或全新的物體建模，或使用三維掃描為現(xiàn)有物體建模。選擇多種建模方式可以節(jié)省時間和精力，并獲得更精準(zhǔn)的效果，這是單一工具無法實現(xiàn)的。